Talajremediáció talajmosás

Az előadások a következő témára: "Talajremediáció talajmosás"— Előadás másolata:

1 Talajremediáció talajmosás
Készítette: Király Krisztián HKUTDR

2 Először is fontosnak tartom tisztázni a magának a talajnak a fogalmát
Először is fontosnak tartom tisztázni a magának a talajnak a fogalmát. A talaj( három fázisú polidiszperz rendszer) a Föld legfelső, szilárd burka, amely a kémia, fizikai mállás, valamint a szerves anyagok humuszképző biogén átalakulásának hatására az alapkőzeten, változó képződmény, amelynek egyik legfontosabb jellemzője az, hogy élőhely ezáltal az elemkörforgalmakban alapvető szerepet tölt be. A talajremediáció fogalma: A talajremediáció szó angolból került át a magyar szaknyelvbe és használata máig vitatott. Eredete a remedial: orvosló, gyógyító, helyrehozó szóhoz kapcsolható. A Környezet és Természetvédelmi Lexikon (2002) alapján a remediáció vegyi anyagokkal szennyezett környezeti elemek és fázisok környezeti kockázatának elfogadható mértékűre csökkentése. Leggyakrabban szennyezett talaj, talajvíz és üledékek kezelésére alkalmazott kifejezés. Alternatív kifejezések: szennyezettség-csökkentés, rehabilitáció, ártalmatlanítás, talajkezelés. a talajremediáció a környezeti kockázat csökkentését jelenti. A szennyezett környezet kockázatmenedzsmentje alatt olyan környezetvédelmi céllal végzett műszaki, gazdasági, igazgatási tevékenységet és intézkedéssorozatot értünk, amelyet a szennyezett közeg, mint forrás szennyezettségének megismerése, megszüntetése, utóellenőrzése és legfőképpen a környezet veszélyzetetésének megszüntetése érdekében végzünk.

3 CARACAS Concerted Action on Risk Assessment for Contaminated Land = szennyezett területek kockázatfelmérése: európai projekt 1996 és 1998 között. Az egyik első közös kutatás-fejlesztési projekt, melyben 16 EU ország tudósai és törvényhozói együttműködésben módszertani kutatásokat folytattak a vegyi anyagokkal szennyezett területek kockázatfelmérésének megalapozásához és lefektették a szennyezett területek kockázatfelmérésével kapcsolatos legfontosabb alapelveket, melyek a következők: 1. a jövőbeni szennyezés megelőzése; 2. a szennyező fizet; 3. elővigyázatosság; 4. kockázat alapú döntéshozás; 5. kockázat alapú prioritások; 6. kockázat alapú remediáció. A CARACAS nemcsak alapelveket, de alkalmazandó metodikákat is meghatározott, ilyenek: 1. az integrált kvantitatív kockázatfelmérési metodika; 2. a talajok és felszíni vizek állapotfelmérése, mintavétel, analízis; 3. a kitettség modellezése (PEC), a szennyezőanyag terjedési- és sorsmodellje; 4. a hatás mérése: ökotoxikológiai és toxikológiai módszerekkel; 5. költség-haszon felmérés. Két kiadványban összegezték az elveket és a hozzá tartozó gyakorlatot. NICOLE Network for Industrially Contaminated Land in Europe = ipar által szennyezett területek hálózata Európában. Egy 1996és 1999 között az EU által támogatott projekt azóta is működő önállósult, az ipar, környezetvédelmi vállalkozók és kutatók által fenntartott információs hálózata, kiterjedt aktivitással, munkacsoportokkal, rendszeres workshopokkal. Ma NICOLE tekinthető a vezető európai fórumnak a szennyezett területek menedzsmentje témában. Célja, hogy elősegítse az együttműködést az ipar, a kutató-fejlesztők és a környezetvédelmi szolgáltatók között, és támogassa a az új, fenntartható környezetvédelmi technológia-fejlesztést és -alkalmazást. Ennek érdekében Európai Fórumot működtet az információk és ötletek kicserélésére és továbbítására, és azonosítja azokat a kutatási igényeket, melyek a szennyezett területek hatékonyabb menedzsmentjéhez szükségesek.

4 CABERNET Concerted Action on Brownfield and Economic Regeneration Network = hálózat a felhagyott szennyezett területek gazdaságos újrahasznosítására. A hálózat fő célja hogy elősegítse és felgyorsítsa a régi, un. barnamezős szennyezett területek helyreállítását a fenntartható fejlődés követelményeinek figyelembe vételével. Feladatának tekinti, hogy Európában közzétegye az eddigi tapasztalatokat, az új eszközöket és menedzsment stratégiákat és hogy koordinálja a folyó kutatás-fejlesztési munkákat

5 A talajmosás A talaj szilárd fázisának vizes oldatokkal vagy emulziókkal történő mosását jelenti. Ilyenkor a talajvíz és a szilárd fázis között megoszló, de dominánsan a szilárd fázishoz kötődő szennyezőanyag mobilizálásáról van szó. Az in situ talajmosásnál tulajdonképpen a szennyezőanyagot a talaj szilárd fázisából a talajvízbe viszik át, amit aztán kiszivattyúznak, és a felszínen kezelnek, tehát a talajvíz ex situ kezelése a talaj szilárd fázisának in situ kezelésével van kombinálva. A mosást vízzel vagy vízben oldott adalékanyagokkal (híg sav, híg lúg, detergensek, komplexképzők, egyéb mobilizáló anyagok) végzik. Az eljárás csak akkor ajánlható, ha a talajvíz már eleve szennyezett, de olyankor is meg kell akadályozni a talajvízzel való tovaterjedést: állandó depresszió vagy résfalak alkalmazásával. A talaj in situ vizes mosását is lehet kombinálni a talaj vagy a mosóvíz hőmérsékletének emelésével, amely megnöveli a deszorpciót és az oldhatóságot. ex situ talajmosás alkalmazásakor az eredeti helyéről kitermelt talajt mossák. A szennyezőanyagokat a talajszemcsék felületéről vízzel, savas vízzel, felületaktív anyagokkal vagy kelátképzőkkel mossák le, általában reaktorokban. A kezelőreaktor lehet talajjal töltött oszlopreaktor vagy iszapreaktor, melybe a talaj vizes szuszpenziója kerül. A mosó reaktor a helyszínen is felállítható, így kezelés után a talaj azonnal visszatölthető eredeti helyére. A talaj mosásánál a szennyezőanyagot a szilárd fázisból a vizes fázisba visszük át. A szennyezőanyag oktanol-víz, vagy szilárd-folyadék megoszlási hányadosától függően igen nagy mennyiségű mosófolyadék is keletkezhet, mely természetesen szintén kezelést igényel, amely külön technológiai ágon történik. Gyakran alkalmaznak nyírófeszültséget a talajszemcsék felületéről történő szennyezőanyag lemosásához. A nagy sebességű vízsugár, vagy gőzborotva lesodorja a szilárd szemcsék felületére tapadt (adszorbeálódott, ionosan kötődött, stb.) szennyezőanyagot. A különválasztott mosóvizet alkalmas technológiával kezelni kell. Az ex situ vizes mosást elsősorban üledékek és más szuszpenzió formájú hulladékok, iszapok, iszapállagú talajok kezelésére célszerű alkalmazni.

6 A talajmosás az egyik legköltséghatékonyabb ex situ eljárás szennyezett talajok és iszapok tisztítására. A talajmosást széles körben használják Európában. Az 1980-as évekből Hollandiában, Belgiumban, Németországban és Angliában. A leggyakrabban alkalmazott eljárás a Bergmann-féle talajmosás. Maga a technológia meglehetősen kidolgozott robosztus eszközállományt és viszonylag könnyű üzemeltetést biztosít. A technológia alapja az ásványkitermelés, ércdúsítás, ill. a szennyvíztisztítási iparágakhoz kapcsolódik. A talajok mellett jól hasznosítható folyók, csatornák, dokkok, öblök üledékjeinek kezelésére is. A technológia alapja, hogy a szennyező anyagok a legkisebb szemcseméretű részecskékhez kötődnek leginkább. Ennek oka, hogy ezek a legkisebb szemcseméretű részecskék rendelkeznek a legnagyobb fajlagos felülettel, ill. a legnagyobb felszín–térfogat aránnyal. Ez a nagy felület egyaránt jól köti a fémeket, klórozott szerves anyagokat, ill. szénhidrogéneket, legalábbi amelyek vagy ionosak vagy szorbeálódó típusúak (nagy Kow).

7 Ennek megfelelően széleskörben használhatóak kémiai üzemekből, fém finomítókból, üzemanyag tárolókból származó stb. szennyezőanyagokkat szennyezett területek remediációjára. A talaj vizes mosásakor fontos figyelembevennünk azt, hogy valós szennyezés lebontás a folyamatban nem következik be, viszont a szennyezett tömeg rendkívül hatékony térfogatcsökkentését és ezáltal egy költségkímélő eljárást tudunk alkalmazni. A térfogatcsökkenés nem a vizes mosástól van, hanem a kapcsolódó.szemcseméret szerinti frakcionálás eredményeképpen talajtömeg nagy része (a durva frakció) a szennyezőanyagtól mentes, így a tényleges kezelésre már csak egy kisebb, de nagyobb szennyezettségű kolloid mérettartományba eső tömeg esetében van szükség. Általában elmondható, hogy a talaj típusától függően a 100%-os kiindulási térfogat tömegből 70 és 90% között sikerül a szennyezéstől mentesíteni durva frakciókat (kavics, homok), míg 10 és 30% közötti a szennyezett maradék. A Bergmann-féle talajmosó üzemben a szemcsék elkülönítésének egyik fő eszköze a hidrociklonok alkalmazása. Ebben az esetben a visszamaradó szennyezett tömeg mérete általában 45–70 mikron körüli. A fentiekből következik, hogy a szennyezett talaj szemcseösszetétele alapvetően befolyásolja a talajmosás hatékonyságát, ill. a térfogatcsökkentés lehetőségeit. Általában durva és üledékes talajok, tehát homok, ill. homokos vályog fizikai tulajdonságú talajok, amelyek alkalmasak a talajmosással való kezelésre. Ennek megfelelően az agyagfrakció növekedésével növekedni fog a visszamaradó szennyezett talajból, ill. üledékből származó szemcseméret szerinti finomfrakció mennyisége is.

8 Az elmondottakból következik, hogy a szennyezettségen kívül a talajfizikai vizsgálatokra, elsősorban a textúra vizsgálatára talajmosás tervezését megelőzően minden esetben szükség van. De a legfontosabb mindeddig hogy, a szennyezőanyagnak vízoldhatónak kell lennie. Egy tipikus talajmosó üzem technológiája legalább 3 fő lépésből áll. Ezek a talaj előkészítése, a talaj mosása és a szennyvízkezelés. A talaj előkészítése során a szennyezett talajt nedvesítik, darálják, eltávolítják összeforgó csigák segítségével a nagyméretű darabokat téglát, betont, faanyagot stb., majd a zagyot egy 6 mm átmérőjű forgó és vibrációs szűrőn vezetik keresztül, ahol nagy nyomással szitálják át, a 6 mm-nél kisebb átmérőjű részecskék ezután a talajmosóba kerülnek, míg az ennél nagyobb részek, amelyek a mosás után tisztának tekinthetőek, eltávolítják a rendszerből. A 6 mm-nél kisebb részecskék, amelyek a talajmosóba kerülnek egy zagyszerű anyagban tartalmazzák a szennyezett vályog és agyag szemcséket. A talajmosóban először hidrociklonokba kerül be a zagy, ahol centrifugális elven különítik el a durvább és a finomabb részecskéket. A finomabb részecskéket, amelyek a legnagyobb koncentrációban tartalmazzák a szennyezőanyagot, kémiai adalékokkal flotálják. A könnyebb szerves anyag tartalmú részecskéket, amelyek 1,8-as gravitációs értéknél a felszíni flotált réteg lesz, eltávolítják a 2,6-os gravitációs értéknél nagyobb sűrűségű anyagoktól. Az így elkülönített szerves frakciót szalagprések vagy dobsziták között víztelenítik. Az eljárás eredményeként magas szerves anyag tartalmú iszaplepényt kapnak. A szennyvíz bármilyen szennyvízkezelési eljárással tisztítható, a szennyezőanyag függvényében: fizikai-kémiai, termikus, biológiai vagy kombinált módszerrel, például növeljük a pH értékét mésztejjel annak érdekében, hogy kicsapjuk a fémesszennyezőanyagot, mint fém-hidroxidokat. Gravitációs ülepítéssel tisztíthatjuk a szennyvizet, melyet elvezetünkés általában visszaforgatunk a talajmosási folyamatba. A fenti folyamatban a következő anyagok kerülnek leválasztásra: 

9 - nagyon durva darabos alkotórészek; - mosott 6 mm fölötti alkotórészek; - a hidrociklonból kikerülő és víztelenített 60–65%-os szárazanyag-tartalmú alkotórészek - a flotáció során kikerülő szerves szennyezőanyag tartalmú alkotórészek, amelyek általában 60–80%-os szárazanyag-tartalmúak.

10 A talajmosás alkalmazhatósága, korlátai: - Talajmosás és talajextrakció: Kőolajszármazékok mellett halogénezett szénhidrogének, policiklusos aromás szénhidrogének, egyes nehézfémek és cianid eltávolítása a szennyezett talajokból. Alkalmazási korlátok: - komplex szennyezettség esetén a mosó folyadék optimális kiválasztása eddig nem volt szó mosófolyadék optimálásról, sajnos! nehéz;- magas humusztartalom esetén előzetes kezelésre lehet szükség mégis, mire, a flotáslás nem elég jó? Miért- az agyagszemcsékhez kötött szerves szennyezőanyagok eltávolítása nehézkes lehet; d ez egyáltalán nem jellemző!- mosóoldat ill. a kezelt talajban maradó mosóoldat további kezelést igényelhet.

11

12 A talajmosás SWOT értékelése osztályzatokkal: Erősségek/gyengeségek 1
A talajmosás SWOT értékelése osztályzatokkal: Erősségek/gyengeségek 1. Költség: 3-közepes 2. Időigény: 4-kicsi 3. Helyigény: 2-nagy 4.Munkaigény: 3-közepes 5.Felszerelés, műszerigény: 3-közepes 6.Szakember-igény: 3-közepes 7.Környezeti és munkahelyi kockázatok: 3-közepes 8.Célérték teljesítésének képessége: 3-közepes 9.Környezethatékonyság: 2-nagy 10.Költséghatékonyság: 3-közepes 11.Hasznosítható melléktermék keletkezése: nem 12.Ártalmatlanítást igénylő melléktermék keletkezése: igen 13.Automatizálhatóság/távvezérelhetőség: igen 14.Alkalmazhatóság: 4-jó 15.Elérhetőség: 4-jó 16.Ismertség: 4-jó 17. Szállítás költsége: 2-nagy 18. Ökológiai hatékonysága: 2-kicsi

13 A talajmosás SWOT értékelése szövegesen: 1
A talajmosás SWOT értékelése szövegesen: 1. Erősségek: Sok különböző szennyezőanyag-fajta kerülhet eltávolításra a talajmosás során. A talajmosó üzem különböző elemei eltérő hatásfokot mutattak a szennyezőanyag eltávolításában. A különböző fokozatok kombinációi jobb talajmosási hatékonyságot fognak eredményezni az alkalmazás során. Még további kezelés hődeszorpcióval, bioremediációval, stabilizációval, stb. szükséges az iszap és a finom szerves frakció kezelésére.

14 2. Gyengeségek: A szállítást nehéz megoldani A szzenyezőanyagok legnaygobb része nem vízoldható. A szennyező anyagok nem semmisültek meg – a hátramaradt üledéket izoláltan kell tárolni és további kezelésnek alávetni (a demonstrációs esetben a betáplálás 5%-a erre kéne hivatkozni), ahogy a szennyezett vizet is. A felhasználható homok és kavics mennyiségét korlátozza a kioldható maradék PAH- és cianidtartalom. A talajmosás a kavicsos szerkezetű talajok kezelésére van kifejlesztve, így a finomabb részecskék eltávolításra kerülnek a mosás során. Nagy (40%-nal nagyobb) agyag-és iszaptartalmú talajok technikailag ugyan moshatóak, de a tisztán visszakapott homok mennyisége a bevitelhez képest kicsi lesz, és jelentős mennyiségű finom frakciót kell még kezelni. A talajt be kell nedvesíteni, majd kiszzáírtani, inkább üledékekre a kifizetődő

15 3. Lehetőségek: A talajmosó üzemek különböző elemeinek különböző hatásfokai voltak a szennyezőanyag eltávolításában. A különböző fokozatok kombinációi és a jövőbeni további mosási fokozatok alkalmazása tovább emelhetné a hatékonyságot. Még további kezelés hődeszorpcióval, bioremediációval, stabilizációval, stb. szükséges az iszap és a finom frakció elválasztásához.

16 A talajmosás technológiai ábrája : In situ talajmosás

17 Konkrét alkalmazásra az Egyesült Királyságban került sor Chesterfield-ben 2007-ben, a befejezése 2014-re tehető. Egy 1700m x 700m-es területet kívánnak kezelni ezzel a technológiával. A terület szennyezettsége egy régebben ezen a területen működő kokszolóüzemnek, kémiai üzemnek és az ott elhelyezkedő hulladéklerakónak tudható be. Szennyezőanyagok: Benzol és alkilbenzolok, kőolajszármazékok, policiklikus aromás szénhidrogének (PAH) és egyéb policiklikus aromás vegyületek, fenolok, cianid, Fémek, félfémek és vegyületeik – arzén. réz, higany, ólom, nikkel, cink. Néhány mondat az alkalmazásról: On-site vizsgálat, a Belgiumban használt DEC statikus üzem kisebb léptékű másolata. 20 tonna talajminta a hulladéklerakó területéről, és 10 tonna talajminta a gyáregység területéről került mosásra. A mosási művelet körülbelül egy hetet vett igénybe. A bevitt anyag 75 mm-ig volt elővizsgálva. Mivel a fő frakció kavics, több kavics (sóder) mosó rendszer is felhasználásra került. Sűrűség szerinti elválasztást alkalmaztak mind a homok, mind a kavics frakciónál. A kavicshoz dob kiképzésű mosó-rázógépet használtak, a homok frakcióhoz sűrűségmérő spirált, és ellenáramú osztályozót. A mosás eredményeként kavicshoz, homokhoz, és maradék iszaphoz és szerves fázishoz jutottunk